Optično krilo meduze: 16 korakov (s slikami)

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:07

Ker je učinek optičnih vlaken tako fascinanten, sem razmišljal o izdelavi obleke z optičnimi vlakni in RGB LED diodami. Trajalo je nekaj časa, da sem oblikoval in ugotovil, kako vlakna pritrditi na LED trak. Na koncu sem naredil to krilo iz meduze: prameni optičnih vlaken so zlepljeni v vinilne cevi, ki so prilepljene na LED trak in pas. Na hrbtni strani je majhna vrečka za baterijo in mikrokrmilnik, ki LED napaja in prenaša podatke. Ker so LED na traku naslovljive, se lahko pas prižge v različnih vnaprej programiranih barvah in vzorcih.

Ta projekt je odličen način za začetek uporabe RGB LED diod in spoznavanje programiranja z Arduino IDE. In brez skrbi, za izdelavo tega krila ne potrebujete niti odličnega spajkanja niti programiranja.

1. korak: Zaloge

Materiali

· Optika z vlakni dolžine 200 x 2 m - premer 0,05 cm [eBay]

· Naslovljive 5V RGB LED diode (60/m) s silikonskim ohišjem [Adafruit, eBay]

· Arduino mikrokrmilnik [Sparkfun, Adafruit, Watterott]

· Litijeva (ionska) polimerna baterija ali napajalnik USB [Sparkfun, Adafruit, eBay]

· Čista vinilna cev - premer 0,6 cm [trgovina s strojno opremo]

· Čisto 5 -minutno epoksi ali E6000 lepilo za plastiko [trgovina s strojno opremo]

· Čist močan račji trak (po možnosti z dvema filamentoma) [trgovina s strojno opremo]

· Toplotno krčenje - premer 1 cm [trgovina s strojno opremo]

· 1,5 m 22 AWG navezanega bakrenega kabla/žice [trgovina s strojno opremo]

· Tanek pas

· 10 cm močan lepljiv Velcro (trgovina s tkaninami)

· Tkanina za baterijsko vrečko

Orodja

· Pištola za vroče lepilo

· Spajkalnik

· Spajkanje

· Nož

· Škarje

· Vžigalnik

· Toplotna pištola

· Igla in nit

· Merilni trak

Korak: RGB LED trak

RGB LED diode lahko zasvetijo v različnih barvah in vzorcih, ker so naslovljive. Vsaka LED RGB ima rdečo, zeleno in modro LED ter majhen gonilniški čip. Zaradi čipa je LED RGB pametnejša od običajne LED. Vsak LED -čip pozna svoj položaj na traku in lahko individualno nadzoruje tudi svetlost rdeče, zelene in modre barve. Zato je mogoče programirati skoraj vse možne vzorce in barve.

Med vsako posamezno LED lahko najdete tri črte: +5V, DO/DI in GND. Linija 5V (ki pomeni "5 voltov") LED napaja; DI/DO (ki pomeni "vnos podatkov" in "izhod podatkov") pove LED, kako in kdaj zasveti; GND pomeni tla. Na vrhu teh treh vrstic je simbol male škarje - to je edino mesto, kjer morate odrezati LED trak.

Na traku bi morali najti tudi puščice. Puščice prikazujejo smer potovanja podatkov. Pomembno je, da označite začetek in konec traku: zarezani rob s puščico, usmerjeno stran od vas, je začetek. Ta stran mora biti priključena na vir napajanja in mikrokrmilnik. Preden uporabite LED trak v projektu, se prepričajte, da vse LED delujejo. V 14. koraku bomo preučili, kako naložite program in preizkusite svoj LED trak.

LED trakovi imajo različne gostote LED (30 LED/m, 60 LED/m ali 90 LED/m). Za ta projekt priporočam uporabo 60 LED/m ali celo več LED/meter za polnejše krilo.

3. korak: Mikrokrmilnik

Na izbiro je veliko različnih mikrokrmilnikov. Na sliki lahko vidite 4 različne mikrokrmilnike, ki jih običajno uporabljam za nosljive naprave: Rdeča Wattuino Nanite85 iz Watterotta je najmanjša plošča z mikroprocesorjem Atmel ATtiny85. Odlično je za večino nosljivih projektov. Čeprav nima velikih lukenj za šivanje, ga je enostavno pritrditi na oblačila, ker je tako majhen. Na plošči je USB-Bootloader, ki ga poveže z računalnikom in priklopi vir napajanja, kot je vir energije. Plošča ima 6 zatičev: 4 podatkovne, 1 GND in 1 napajanje.

Majhna črna plošča je Gemma iz Adafruit, ki ima tudi mikroprocesor Atmel ATtiny85. Luknje so nekoliko večje in za šivanje lahko uporabite prevodne niti. Gemma ima vrata USB in povezavo JST za litij-polimerne baterije. Plošča je odlična za majhne projekte, saj ima 6 zatičev: 3 podatkovne, 1 GND in 2 napajalni (3 V in Vout).

Večji črni mikrokrmilnik je Florafrom Adafruit. Flora ima močnejši mikroprocesor (Atmel Mega 32u4) in se lahko uporablja za kompleksne projekte (povezovanje več senzorjev, mikrofonov itd.). Plošča ima vrata USB in priključek JST za litij-polimerne baterije. Poleg 14 zatičev (8 podatkov, 3 GND in 3 napajanja) je na plošči tudi stikalo za vklop/izklop.

Vijolični mikrokrmilnik je LilypadArduino Simple podjetja Sparkfun z mikroprocesorjem Atmel Mega328. Plošča ima priključek JST, stikalo za vklop/izklop in programabilno stikalo. Ker vrat USB ni na plošči (prekinitev FTDI), je uporaba napajalnika za napajanje bolj zapletena. Ima 11 zatičev: 9 podatkovnih zatičev, 1 GND in 1 moč. Lilypad je pralna in je zaradi velikih lukenj dobra za šivalne projekte.

Za ta projekt sem uporabil Floro. Lahko bi uporabil manjši mikrokrmilnik, vendar je bil edini, ki sem ga imel takrat pri roki.

4. korak: Napajanje

Litij -polimerne baterije so zmogljive in jih je enostavno polniti. Odvisno od kapacitete (mA) so baterije različnih velikosti. Litij-polimerne baterije so običajno opremljene z 2-polnim priključkom JST, ki ga je mogoče priključiti na mikrokrmilnik. 3,7 V baterija ima približno 4,2 V, ko je popolnoma napolnjena in se izprazni pri 3,0 V.

LED trak mora delovati na 5 V napajalniku, deluje pa tudi s 3,7 V baterijo. Vendar nikoli ne dvignite višje od 5 V.

Kakšne zmogljivosti so primerne za vaš projekt? Ena LED črpa približno 60 mA (miliamperov) toka. Predstavljajte si, da imate na svojem traku 20 LED, najverjetneje bodo skupaj potegnile 1, 200 mA. Baterija 1200 mAh (miliamper ur) lahko napaja 1200 mA za eno uro, zato bo, če ima baterija kapaciteto 2, 500 mAh, zdržala dve uri ali več:

2, 500 mAh / 1, 200 mA = 2,08 h

Ker LED diode ne bodo ves čas svetle, bo baterija najverjetneje zdržala dlje. Odličen vodnik o oceni časa delovanja vaše baterije najdete na Adafruit -u. Kadar litij -polimerne baterije niso pravilno uporabljene, so lahko res nevarne. Če niste seznanjeni z elektroniko, priporočam uporabo napajalnika USB. Na voljo je s kablom USB za napajanje/polnjenje majhne elektronike, kot je vaš pametni telefon ali v tem primeru mikrokrmilnik. Varnejše nošenje USB -napajalnika na telesu je varnejše, ker je litij -polimerna baterija zaščitena v aluminijasto ohišje in je manj verjetno, da se poškoduje, kar bi lahko povzročilo njeno puščanje ali eksplozijo. Ne želite, da se to zgodi. V tem vodiču sem neposredno uporabil litij -polimerno baterijo (ne v aluminijasti škatli). Od takrat sem prešel na uporabo power bank.

5. korak: Rezanje LED traku in pasu

Za začetek morate ugotoviti dolžino pasu in koliko LED in optičnih vlaken boste potrebovali. Izmerite velikost svojega pasu (pomoč pri meritvah) in izrežite LED trak, dokler je vaša meritev. Odrežite trak na najbližji rezalni liniji, označeni z majhnimi škarjami (glejte sliko). V najboljšem primeru je LED trak nekoliko krajši od dolžine merjenja vašega kolka. Zdaj preštejte LED na traku - to je število posameznih pramenov optičnih vlaken, ki jih boste pripravili. To je tudi število LED, ki jih morate prijaviti v kodi NeoPixel, preden naložite program na svoj mikrokrmilnik.

Moj trak ima 60 LED na meter. Po rezanju 70 cm dolgega kosa ostane na traku 42 LED.

Kasneje bom LED trak prilepil na tanek pas za večjo oporo. Pas mora biti širok kot LED trak in približno 10 cm daljši. Ker boste pas uporabljali za zapiranje pasu, obvezno odrežite zaponko pasu.

Korak 6: Spajkajte žice na LED trak

V naslednjem koraku morate tri žice spajkati na LED trak in ga zapečatiti z vročim lepilom ter toplotno skrčiti. Najprej na silikonsko ohišje potisnite majhen kos toplotno skrčenega (dolgega približno 1,5 cm). Nato prerežite tri žice in spajkajte žico na vsakega prevodnega zatiča +5V, DIN in GND na začetku traku (navodila za spajkanje LED trakov). Če uporabljate isto barvno žico za vse tri vrstice, na vsako žico nalepite trak in jih označite, da jih ne boste pomešali. Prepričajte se, da so žice dovolj dolge - približno 30 cm -, da jih kasneje spajkate na svoj mikrokrmilnik. Če niste prepričani, naj bodo daljši, kot mislite, da bi morali.

Zdaj potisnite majhno količino vročega lepila v silikonsko ohišje, vendar ne tako daleč, da bi prvo lepilo prekrili z lepilom. Medtem ko je lepilo še mehko, toplotno skrčljivo polovico povlecite čez silikonsko ohišje in na polovico čez žice. Pritisnite nekaj lepila iz traku v toplotno skrčljivo cev in s toplotno pištolo, vžigalnikom ali spajkalnikom segrejte toplotno krčnico, dokler ni tesna okoli traku in žic. Zdaj drugi konec LED traku zapečatite z vročim lepilom.

7. korak: Pripravite snope optičnih vlaken

Kupil sem 2 m dolgo nit iz 200 optičnih vlaken s premerom 0,05 cm. Na trgu so tanjša optična vlakna, vendar debelejša kot so vlakna, svetlejši bodo konci in manj verjetno je, da se zlomijo.

Ker sem želel, da je krilo dolgo približno 50 cm, sem trikrat prerezal optični pramen in na 50 cm dobil 800 vlaken.

Zdaj je treba na vsako LED prilepiti majhen sveženj optičnih vlaken. Uporabil sem prozorno vinilno cev s premerom 0,6 cm, ki sem jo razrezal na 42 kosov (število mojih LED), dolgih 3 cm. V vsak vinilni kos sem dal približno 17 vlaken in jih potisnil skozi cevko ter malo mimo konca, približno 3 do 4 cm. Odvisno od debeline vaših vlaken ali vinilne cevi imate lahko v vsaki cevi različno količino vlaken. Uporabite jih toliko, kolikor je mogoče.

Na koncu, ko ste ga potisnili, med vlakna razmažite nekaj prozornega lepila (uporabil sem E6000). Prepričajte se, da lepilo vstopi med vlakna in povlecite vrh pramena nazaj v cev. Prvotno sem izbral 5 -minutni epoksid, vendar to ni bila najboljša izbira. Lepilo je postalo zelo trdo in vlakna so se včasih zlomila. Čisto lepilo E6000 deluje enako dobro in je bolj prilagodljivo.

Korak 8: Poskrbite, da bo optična vlakna svetlejša

Ko se lepilo posuši, z ostrim nožem odrežite približno 0,5 cm od konice cevi. Prepričajte se, da so vsa vlakna poravnana z odrezanim koncem in se ne umaknejo v notranjost. Čistejši kot je rez, boljša bo svetloba prehajala na vlakna.

Da bi konci še bolj zasijali, lahko odrezani konec tudi stopite. Konec vinilne cevi držite blizu čistega plamena (plinska pečica ali vžigalnik, ne pa sveče), dokler se vlakna rahlo stopijo. Vendar bodite previdni in ga ne držite preblizu plamena - cevi ne želite zažgati. Zdaj bi morali konice vlaken zasijati dvakrat svetleje.

9. korak: Ločite vlakna

Zdaj so posamezni prameni skoraj končani. Za popolnejše krilo moramo ločiti vlakna. Na koncu cevi, kjer izhajajo vlakna, jih enakomerno razmaknite in na vrh previdno položite nekaj vročega lepila. Ne uporabljajte preveč lepila ali pištole za lepilo postavite preveč blizu, ker se bodo vlakna stopila in upognila. Držite ga na mestu, dokler se lepilo ne posuši.

10. korak: Zgradite držalo za vinilno cev

LED trak ima odstranljivo, vodoodporno silikonsko ohišje. Poskusil sem veliko različnih lepil, vendar se na silikon ni za vedno držalo. Silikonski ovitek pa sem želel obdržati zaradi zaščite.

Za pritrditev snopa vlaken na vsako LED diodo je potrebno zgraditi malo držalo iz vročega lepila. Optično vlakno položite na LED diodo in položite vroče lepilo okoli in na desno in levo stran cevi - počakajte, da se posuši. Ponovite za vse ostale pramene vlaken, posamično. Nato previdno stopite lepilo na strani in zlepite 4 do 5 cevi skupaj - pozorno pazite na razdaljo med vinilnimi cevmi. Na koncu mora biti vsak snop optičnih vlaken tik nad LED.

11. korak: Tračne cevi na trak in pas

V naslednjem koraku račji trak razrežite na 5 cm dolge tanke trakove in držala cevi prilepite okoli LED traku in pasu. Začnite s koncem traku s 3 žicami in pustite 10 cm pasu nepokritega. Poskrbite, da bo vsak pramen postavljen točno na LED. Ko pritrdite del držala za cevi, pritrdite naslednji del z istim postopkom kot zadnji korak, kjer smo izdelali držala sami. Nato priložite naslednji razdelek. Na trak in pas še ne prilepite zadnjih treh cevi zadnjega držala.

Na koncu s tremi žicami izrežite majhno luknjo v pasu in potegnite tri žice skozi luknjo. Upognite žice proti sredini traku in jih nekaj pritrdite z nekaj zankami traku. Sčasoma bomo žice vodili še tja, kjer bo žep za baterije.

Korak: Naredite žep za baterijo

Za baterijo in mikrokrmilnik sem sešil majhen žep. Če ne morete šivati, izrežite dva kvadratna kosa tkanine in ju zlepite skupaj. Za pritrditev na pas sem izrezal kvadrat z ročajem iz plastične mrežaste tkanine (glej sliko) - običajna tkanina bi morala delovati enako dobro. Kvadrat mora biti približno enake velikosti kot žep za baterijo.

Zdaj izberite mesto, kamor želite nositi žep za baterije. Moj je zadaj malo desno. Zdaj odstranite eno zanko traku med dvema vinilnima cevema, kamor želite postaviti žep, in potisnite ročaj med LED trak in pas. Potegnite ročaj navzdol in ga zašite ali zlepite na kvadrat. Na žep in držalo baterije nalepite nekaj ježka. Prav tako ne pozabite LED traku znova prilepiti nazaj na pas.

Za Velcro sem se odločil, ker sem želel zamenjati baterijsko vrečko glede na obleko, ki jo nosim. Obstaja veliko drugih načinov, kako narediti trajno baterijsko vrečko, ki je še varnejša in varnejša.

Korak: Zgradite pritrdilni pas

Odrežite 10 cm dolg kos velcro in grob kos prilepite na vrh pasu, kjer smo pustili 10 cm nepokritih. Mehki kos odložite za pozneje.

Ker je pas nekoliko težek, sem se bal, da bi se med nošenjem odprl velcro. Za večjo podporo sem izrezal tri majhne velcro trakove. Na koncu pasu, kjer ste pustili 3 cevi nedotaknjene, prilepite majhne velcro trakove med pasom in LED trakom, poravnane pod cevmi. Mehki kos se mora držati LED traku, hrapava stran pa pasu. Mehki kos naj štrli na eni strani, grob kos pa na drugi. Zato bo vsak kos lahko le na pol poti med pasom in LED trakom, preden se dotakne drugega kosa. Lepljive stranice, ki štrlijo mimo LED pasu in pasu, so lahko prekrite s tkanino, tako da niso več lepljive.

Z nekaj trakovi pritrdite zadnja držala vinilne cevi na pas.

Zdaj vzemite 10 cm mehki kos, ki ste ga odložili. Nalepite ga pod pas na isti strani, kamor ste namestili le majhne trakove.

Zdaj lahko preizkusite krilo in zaprete pas.

Korak 14: Naložite program LED

Zdaj morate naložiti LED program na svoj mikrokrmilnik.

Ker je toliko dobro napisanih in podrobnih vaj, bom z vami delil le povezave: Če potrebujete dodatno pomoč pri začetku dela z Arduinom, spoznavanju okolja Arduino, povezovanju mikrokrmilnika z računalnikom in nalaganju programov na Arduino koristne informacije najdete na spletnem mestu Arduino ali v vadnici Adafruit Flora.

Odličen LED program za začetek je Strandtest iz Adafruit. Samo sledite vadnici, prenesite datoteko zip NeoPixel in jo dodajte v svojo knjižnico Arduino. Če želite izvedeti več o LED RGB in napisati svojo kodo, si oglejte knjižnico FastLED. To je še ena Arduino knjižnica za programiranje naslovljivih LED trakov in slikovnih pik. Oglejte si skupino Fast LED in si oglejte nekaj odličnih primerov.

Korak 15: Priključite trak na mikrokrmilnik

Spajate žico +5 V od pasu do vtiča VBAT na mikrokrmilniku, GND v GND in podatkovno žico na pin, ki ste ga določili v kodi LED, ki ste jo naložili v mikrokrmilnik. Odločil sem se za pin 6. Da se prepričam, da se žice ne bodo odtrgale, sem Floro prilepil na kos plastike in zatiče zaščitil z vročim lepilom. V levem kotu lahko vidite tudi stikalo z majhnimi gumbi - dodal sem ga za preklapljanje med različnimi vzorci LED. Zdaj priključite vir napajanja na mikrokrmilnik in LED dioda naj zasveti.

Korak 16: … Skoraj končano

Skoraj končano! Zdaj lahko vlakna obrežete na različne dolžine. Če želite drugačne učinke, lahko uporabite brusni papir po dolžini vlaken ali rahlo upognete vlakna. Konce sem še malo pobrusil za bolj razpršen sijaj proti koncem.

Hvala, ker ste prebrali moja navodila in se zabavajte pri gradnji in nošenju krila. Če imate kakršna koli vprašanja ali vam kaj ni jasno, ne oklevajte in vprašajte.